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Universität Duisburg-Essen, Campus Duisburg

Dr.-Ing. Norbert H. L. Koster
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Übersicht:


Forschungsaktivitäten

Forschungsschwerpunkt: Planare und monolithisch integrierte Mikrowellenschaltungen

Für Betriebsfrequenzen oberhalb von 10 GHz hat die Form und die Länge galvanischer Verbindungen zwischen aktiven Halbleiterbauelemente einen erheblichen Einfluß auf das elektrische Verhalten einer Schaltung. Durch eine spezielle Gestaltung der Metallisierungen von Leiterplatten, können Schaltungen bis zu höchsten Frequenzen in SMD-Technik bzw. als integrierte Schaltung kostengünstig und relativ preiswert aufgebaut werden.

Für hohe Betriebsfrequenzen sind die Begriffe für konzentrierte Bauelemente wie Kondensatoren oder Spulen nicht mehr sinnvoll, weil solche Bauelemente stets eine endliche Abmessung besitzen. Dadurch kommt es zu Laufzeitunterschieden mit den zugehörigen Phasenverschiebungen elektromagnetischer Wellen. Zwar wirken bestimmte Bauteile überwiegend kapazitiv oder überwiegen induktiv, jedoch ist eine eindeutige Zuordnung mit zunehmender Betriebsfrequenz nicht mehr möglich.

Durch die Erfassung des gesamten Hochfrequenzverhaltens von gezielt geformten planaren Metallisierungsstrukturen und durch die Charakterisierung solcher Strukturen durch sogenannte Streuparameter, läßt sich eine Schaltung problemlos bis zu sehr hohen Betriebsfrequenzen betreiben. Darüber hinaus sind nur wenige zusätzliche hybride Bauteile bei einer SMD-Realisierung erforderlich, da zahlreiche Bauelemente durch geschickt geformte Leiterstrukturen überflüssig werden bzw. durch diese ersetzt werden können. Bei einer Realisierung direkt auf einem geeigneten Halbleiterkristall sind sämtliche zusätzlichen Bauteile entbehrlich. So können beispielsweise komplette Empfänger-Eingangsstufen, bestehend aus Vorverstärker, Mischer, Oszillator und Zwischenfrequenzverstärker für den Frequenzbereich um 60 GHz als Halbleiterchip realisiert werden. Diese integrierte Mikrowellenschaltung kann in einem winzigen Gehäuse untergebracht werden, wie man sie z. B. für die Kapselung von SMD-Transistoren verwendet. Solche monolithisch integrierten Mikrowellenschaltungen dienen dann als Empfängerbausteine beispielsweise für zukünftige Generationen von Mobilfunktelefonen.

Unser Ziel ist es, Entwurfsunterlagen zur Charakterisierung planarer und monolithisch integrierter Mikrowellenschaltungen zu generieren, ständig zu aktualisieren und zu verbessern, um die Kosten solcher Schaltungen zu reduzieren und die Zuverlässigkeit der monolithisch integrierten Mikrowellenschaltungen zu erhöhen.


Lehraktivitäten

Wer Fragen zu den zugehörigen Stoffgebieten hat, kann sich direkt an mich wenden.